小麦山农4143抗黑胚病遗传分析及抗性遗传位点检测

 黑胚病是小麦生产的重要籽粒病害,麦根腐平脐蠕孢(Bipolaris sorokiniana)是黑胚病的主要致病菌。为分析小麦抗黑胚病遗传规律并检测抗性位点,本研究以抗黑胚病小麦品系山农4143与感病品系宛原白1号的F₇代重组自交系(RIL)群体为材料,于2018~2019年在3个试验点种植,采用“孢子液喷洒、套袋保湿”的方法进行接菌鉴定,用“主基因＋多基因混合遗传模型”进行遗传分析,并挑选极端抗、感自交系构建混池、结合小麦660K SNP芯片进行混合分组分析(BSA)。研究结果显示小麦品系山农4143对黑胚病抗性符合“4对主基因加性-上位性遗传模型”,主基因遗传力为0.88~0.95;通过BSA检测到黑胚病抗性位点36个,分别位于1A、2B(6)、2D(2)、3A、3B(2)、3D、4A(6)、4D、5A(4)、5B(6)、5D(3)、7A、7B和7D共14条染色体上,A、B、D染色组上分别为13、 15和8个,36个位点中有18个为抗黑胚病新鉴定位点。本研究结果为小麦抗黑胚病位点的精细定位和抗性育种中分子标记的开发奠定了基础。     

小麦黑胚病抗性遗传研究进展

小麦黑胚病病因复杂,链格孢（Alternaria alternata）、麦根腐平脐蠕孢（Bipolaris Sorokiniana）、层出镰刀菌（Fusarium proliferatum）等多种真菌是引起小麦黑胚病的主要病原。有限的研究报告显示,小麦对黑胚病的抗性具有数量性状特征,QTL定位研究尚处于初级阶段。目前报道的小麦抗黑胚病QTLs位于1D、2A、2B、2D、3D、4A、5A、7A等多条染色体上。小麦第2部分同源群携带了较多抗病QTLs,与这些QTLs连锁的分子标记有gwm319(2B)、gwm341(3DS)和wmc048(4AS)等,但是还没有见到这些标记在抗小麦黑胚病新品种培育中应用的报道。综上所述,针对目前小麦黑胚病抗性遗传研究中缺乏准确的抗性鉴定方法和病原不清导致的QTL定位结果不可靠的问题,应在明确病原菌的情况下,采取可靠的接菌鉴定方法进行QTL定位研究并开发分子标记,以期辅助抗黑胚病株系的选择。     

矮化独秆小麦突变体的生物学特征和遗传分析

诱变小麦栽培种国麦301,得到一个矮化独秆突变体(dwarf-monoculm,dmc)。与亲本相比,该突变体完全不分蘖,植株矮小,株高48.00 cm,茎节减少,穗长6.48 cm,幼苗叶片黄绿,拔节后变正常绿色,子粒黄色,主茎小穗数、穗粒数和千粒重均显著小于亲本国麦301,抽穗期、开花期和成熟期均较国麦301推迟7 d以上。用431对SSR引物检测,亲本国麦301和突变体dmc间的遗传多样性没有发现差异位点,表明两者遗传背景高度一致,证明dmc是源自"国麦301"的突变体。组织学观察比较突变体与国麦301的分蘖基部,发现dmc的细胞变小。中国春平均分蘖34个,dmc平均分蘖1.1个,突变体dmc/中国春杂交F1代平均分蘖4.48个,提示独秆性状为显性或半显性基因控制。     

普通小麦–簇毛麦种质对菲利普孢囊线虫的抗性分析

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是在我国新发现的一种小麦病原线虫, 已严重威胁我国小麦的安全生产。小麦近缘种属具有改良小麦所需的许多目标性状, 是丰富小麦遗传变异、选育抗病品种的重要基因资源。采用室内接种鉴定法, 从20份小麦近缘属种材料中发现簇毛麦(Dasypyrum villosum)高抗H. filipjevi。分别对3套普通小麦–簇毛麦染色体附加系和6VS易位系进行接虫抗性鉴定, 结果6V染色体附加系高抗H. filipjevi;含6VS的易位系则表现感病。据此推测, 簇毛麦6V染色体上可能含有抗H. filipjevi基因, 且可能位于6VL上。     

小麦种子繁育的一般原则和通用程序

小麦（Triticum aestivum L.）是我国的重要粮食作物,种子繁育是小麦产业化的关键环节。我国现行小麦种子繁育程序包括三圃制、二圃制、一圃制、四级种子生产、株系循环选择、一圃三级种子生产等六种。为了适应现代小麦产业化的需要,在分析现有种子繁育程序的基础上,根据小麦遗传特征,提出小麦种子繁育的一般原则和通用程序,供小麦育种、繁种、推广者参考。     

普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系(RIL)群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计(各3个重复)进行14个品质性状差异比较.结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离.方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小.     

普通小麦 簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系（RIL）群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计（各3个重复）进行14个品质性状差异比较。结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离。方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小。     

小麦BES1转录因子基因 TaBEH3的克隆及表达分析

BES1(油菜素内酯不敏感1-甲磺酸乙酯-抑制剂1)是一类植物特有的转录因子家族, TaBEH3基因是小麦 BES1基因家族成员之一,为进一步了解该基因的功能,以中国春为材料,克隆了 TaBEH3基因,将其3个同源基因分别命名为 TaBEH3-A、 TaBEH3-B和 TaBEH3-D。序列分析显示,3个同源基因均包含2个外显子,分别编码356、354和358个氨基酸,启动子区含有大量与植物生长发育、激素响应相关的顺式作用元件,其中,分生组织表达元件（CAT-box）和脱落酸响应元件（ABRE）在3个基因中普遍存在。系统进化树分析显示, TaBEH3基因在麦类作物中具有更近的亲缘关系。基于qRT-PCR进行的时空表达分析显示, TaBEH3基因在不同组织和不同器官间均有组成性表达,表明 TaBEH3基因在植物生长发育（特别是花器官的发育和形成）过程中具有重要的作用。 TaBEH3-A、 TaBEH3-B和 TaBEH3-D基因响应ABA激素胁迫处理,且3个基因的表达量变化趋势一致。     

一种小麦子粒赤霉素含量测定方法的建立

建立一个测定小麦(TriticumaestivumL.)子粒赤霉素含量的方法。赤霉素与浓硫酸反应,生成三环芳烃衍生物,在414nm处具有最大吸收值,在一定浓度范围内,吸光值与赤霉素的浓度成正比,符合比尔定律。通过扣除小麦子粒赤霉素提取液在414nm处的本底吸光值,排除其他杂质对赤霉素测定的干扰。小麦子粒整粒提取和磨碎提取赤霉素的效果相似。对小麦子粒样品中的赤霉素提取、净化、浓缩等过程进行了优化,建立了一套简单、快速、准确的测定小麦子粒赤霉素含量的方法。该方法的赤霉酸回收率达到97.1%。与经典的荧光测定法相比,本文建立的方法更加简便。利用该方法对几个小麦品种子粒赤霉素含量的测定结果表明,不同小麦品种子粒赤霉素含量具有较大的差异。     

小麦PR-1、PR-2、PR-5基因的白粉菌和水杨酸诱导表达分析及白粉病抗性研究

病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5是植物抗病基因介导的抗病反应和系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的标志基因.为了研究病程相关蛋白基因和水杨酸在小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病反应中所起的作用,以抗白粉病和感白粉病小麦品系为材料,在白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)诱导不同时间,或水杨酸处理不同时间后,用半定量RT-PCR技术检测了小麦叶片中PR-1、PR-2和PR-5基因的表达变化.结果表明,白粉病菌的侵染激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病信号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病 号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录